超微光子晶體型三波長(zhǎng)分束器的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、光子晶體作為一種新型的人工材料,由于具有光子禁帶的特點(diǎn)而受到了廣泛的關(guān)注并且成為目前光通信領(lǐng)域的研究前沿。光子晶體的周期僅為波長(zhǎng)的數(shù)量級(jí),使得光子晶體器件具有體積超小、結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)。光子晶體波導(dǎo)是構(gòu)建未來光子集成回路的重要部件之一,其是通過在完整光子晶體中引入線缺陷而形成。本論文研究了二維光子晶體波導(dǎo)及波導(dǎo)耦合器的特性,并基于不同的原理設(shè)計(jì)了三波長(zhǎng)分束器,在光纖到戶網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中具有重要的應(yīng)用前景。
　　 首先,基于耦合模理論,分

2、析了二光子晶體波導(dǎo)形成的耦合器的耦合特性。隨后,將三個(gè)光子晶體單模波導(dǎo)平行鄰近放置,構(gòu)建三光子晶體波導(dǎo)耦合器,并視為多模波導(dǎo)耦合系統(tǒng),根據(jù)自映像原理,獲得了成輸入場(chǎng)正像和鏡像的數(shù)值條件。采用平面波展開法計(jì)算分析了二波導(dǎo)耦合器和三波導(dǎo)耦合器的色散特性,得出其具有相同的解耦合點(diǎn),即解耦合頻率保持不變。
　　 基于三波導(dǎo)耦合器和二波導(dǎo)耦合器具有相同的解耦合點(diǎn),通過級(jí)聯(lián)三波導(dǎo)耦合器和二波導(dǎo)耦合器設(shè)計(jì)了一種新型超微波導(dǎo)耦合型三波長(zhǎng)分束器,

3、實(shí)現(xiàn)了1310、1490和1550nm三個(gè)波長(zhǎng)的分束。僅通過引入單個(gè)點(diǎn)缺陷,同時(shí)實(shí)現(xiàn)了三個(gè)波長(zhǎng)高消光比輸出。所設(shè)計(jì)的器件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,體積小,總尺寸只有30μm×1μm。
　　 應(yīng)用平面波展開法計(jì)算和研究了空氣孔型光子晶體波導(dǎo)的色散特性。研究結(jié)果表明通過增大波導(dǎo)邊緣空氣孔的半徑,波導(dǎo)基模的截止頻率會(huì)向高頻率方向移動(dòng)。由于光子禁帶的存在,頻率大于截止頻率的光波可以在波導(dǎo)中傳輸,而頻率小于截止頻率的光波則被禁止。因此,基于這些特性設(shè)計(jì)了